Прицільні РЛС літаків тактичної авіації країн НАТО
Полковник М. Міхов
Радіолокаційні станції прицільно-навігаційних систем сучасних літаків тактичної авіації є основним засобом пошуку, виявлення і супроводу цілей в будь-яких погодних умовах. Вони забезпечують найбільші (в порівнянні, наприклад, з оптичними засобами) дальності виявлення повітряних, наземних і надводних цілей і наведення на них керованої зброї. Крім основної функції прицілювання, ці РЛС виконують завдання навігації по радіолокаційним картками місцевості і в ряді випадків забезпечення маловисотного польоту з огибанием рельєфу місцевості або з обльотом перешкод. В даний час, судячи за повідомленнями іноземної преси, прицільні РЛС втрачають вузьку спеціалізацію 'і набувають все більшої багатофункціональність, при цьому літаки тактичної авіації, що виконують різні завдання (винищувача ППО, тактичного винищувача або штурмовика), використовують РЛС одного і того ж типу. У той же час, хоча розвиток багатофункціональності зайшло досить далеко (зокрема, майже виведені з бойового застосування разом з чистими винищувачами-перехоплювачами РЛС перехоплення і прицілювання), продовжує існувати певна оптимізація РЛС для дій по повітряних і наземних цілях. При цьому склалася ситуація, що з технічної точки зору РЛС, що призначалися для застосування по повітряних цілях, виявилися більшою мірою придатними для розширення функцій їх використання, ніж РЛС штурмовиків.
З перебували на озброєнні країн НАТО майже 8200 літаків тактичної авіації близько 2200 (або 27 відс.) Не мають прицільної РЛС. До них відносяться перш за все американські штурмовики А-10 і AV-S і подібні з ними по важливість справ літаки (англійська «Хар-Рієр», італійський G-91Y «Фіат», англо-французький «Ягуар»), а також легкі винищувачі і навчально-бойові літаки - англійський «Хок», італо-бразильський АМХ, франко-західнонімецький «Альфа Джет» (складається на озброєнні ФРН, Франції і Бельгії), американський F-5 (Туреччини, Греції, Канади, Італії, Нідерландів і Норвегії ). Точно так само не мають прицільних РЛС поставляються європейськими країнами
НАТО на експорт навчально-бойові літаки S-211 і МВ-339 (Італія), а також С-101 «Авіоджет» (Іспанія). Вивчаючи практику використання РЛС на літаках тактичної авіації, західні фахівці вказують на два обмежують фактора. Одним з них є хороше обладнання Європейського театру війни навігаційними та радіолокаційними засобами, що забезпечують ефективне наведення літаків вогневої підтримки сухопутних військ. Для товарів, що експортуються літаків визначальним виявляється їх переважне використання над територіями країн Північної Африки, Близького Сходу і Центральної Америки, для яких характерні в основному прості метеоумови. Обмежуючим фактором є також ускладнення і подорожчання експлуатації літаків з радіолокаційної технікою. Почасти тому F-5E з РЛС AN / APQ-153 - модифікація широко експортується американцями винищувача F-5 - був поставлений в обмежене число країн, серед яких були відсутні європейські країни НАТО.
Спрощеної несканірующей РЛС «Аїда-2», близької за своїми характеристиками до радіолокаційному далекоміру, обладнаний французький винищувач «Міраж-F.l», що складається також на озброєнні Іспанії.
Для літаків, прийнятих на озброєння протягом 60-х - початку 80-х років, прагнення побудувати багатофункціональну РЛС не було повністю реалізовано через технічні труднощі суміщення конструктивних рішень, що забезпечують виконання функцій боротьби як з повітряними, так і наземними цілями. Частково з цієї причини РЛС винищувачів F-4 «Фантом» і «Міраж-3» залишилися в основному як засіб забезпечення повітряного бою, а винищувачів F-111 і штурмовиків А-6 «Інтрудер», А-7 «Корсар» і «Буканір »- застосування зброї по наземних і надводних цілях. В кінці 50-х років була прийнята на озброєння, а на початку 60-х пройшла модернізацію РЛС R-21 американського експортного винищувача F-104, яка була призначена для дій по повітряних і наземних цілях, а також для картографування земної поверхні і забезпечення польотів на малій висоті. Використовувані в цій РЛС технічні рішення знайшли часткове застосування в таких станціях, як «Сіра-но-2» французького винищувача «Міраж-3», і деяких інших, проте широкого поширення не отримали.
На літаках тактичної авіації, прийнятих на озброєння в 60-х - початку 70-х років, встановлюються прицільні РЛС, оптимізовані для управління зброєю при дії по повітряних або наземних цілях. Для перших характерно прагнення до найбільшої дальності виявлення повітряної цілі, що забезпечується роботою передавача на магнетроні в 3-см діапазоні хвиль (частоти в межах 8-10 ГГц) з короткими імпульсами високої потужності і застосуванням параболічної відбивної антени, яка формує гостронаправлених промінь. Другі мають прийнятну роздільну здатність при знятті радіолокаційної карти місцевості для виявлення наземних цілей на порівняно невеликих відстанях в інтересах бомбометання і застосування некерованого зброї, а також дозволяють літаку виходити в район цілі на гранично малій висоті з огибанием рельєфу місцевості або з обльотом перешкод. Ці якості були забезпечені шляхом використання 2-см діапазону хвиль (14-16 ГГц), магнетронного передавача, що має порівняно невисоку імпульсну потужність, і плоскою по куту місця діаграми спрямованості антени. Спільними особливостями РЛС 60- 70-х років була наявність власних обчислювальних пристроїв управління зброєю і спеціалізованих індикаторів для відображення обстановки, що разом з потужними передавачами при елементній базі тих років робило ці станції громіздкими. У них майже повністю включалася прицільно-навігаційна система літака, і таким чином для кожної його модифікації конструировалась спеціальна РЛС.
Основні прицільні радіолокаційні станції тактичних літаків країн НАТО
Позначення, країна-разработчіца, рік прийняття на озброєння
Літак, на якому встановлюється РЛС (на замовлення)
Важливими особливостями сучасного покоління прицільних РЛС є: робота в 3-см діапазоні хвиль з широкими можливостями зміни структури сигналу; використання когерентного генератора ВЧ сигналу на лампі біжучої хвилі (ЛБХ); наявність плоскої рухомий щілинний фазированной антеною решітки (ФАР); широке використання цифрових пристроїв для обробки (в тому числі доплеровской) відбитих сигналів і для управління режимами роботи станції. Все це дозволило підвищити можливості станцій по виявленню повітряних і наземних цілей, поліпшити характеристики огляду земної поверхні і інші показники. В результаті вдосконалення бортових радіоелектронних комплексів зі структури РЛС були виведені обчислювачі управління зброєю і індикатори, завдання яких стали виконуватися спеціалізованими пристроями інтегрованих прицільно - навігаційних систем.
Основною технічною особливістю сучасних прицільних РЛС, що визначила їх підвищені можливості і дала їм сама назва - «імпульсно-доплеровские», стало використання когерентного (пов'язаного з фазі) джерела випромінюваного ВЧ сигналу і обробка при прийомі виділеної з сигналу доплеровской складової фазового зсуву. Лампи біжучої хвилі з сітковим керуванням, використані в якості потужних ВЧ генераторів, можуть ефективно працювати в широкому діапазоні тривалостей і частот повторення імпульсів, що забезпечує РЛС додаткові тактичні можливості.
Робота з високою частотою повторення імпульсів (ВЧПІ) 250-310 кГц і шпаруватістю близько одиниці (коли тривалість імпульсів приблизно дорівнює проміжку між ними) дозволила реалізувати високу середню потужність випромінювання (при відносно низькій імпульсної) і забезпечити найбільшу дальність виявлення повітряних цілей. Для однієї з перших імпульсно-доплерівських РЛС, що увійшла в систему управління зброєю AN / AWG-9 американського палубного винищувача F-14A, ця дальність склала понад 210 км. Робота з ВЧПІ язляется найбільш оптимальною для підсвічування повітряних цілей при наведенні ракет класу «повітря - повітря» з напівактивної радіолокаційною головкою самонаведення. При цьому можливо дію одночасно по декількох цілях завдяки реалізації режиму супроводу «на проході». РЛС системи AN / AWG-9 і стала першою такою станцією - вона дозволяє супроводжувати одночасно до 24 цілей і наводити на них до шести ракет AIM-54 «Фенікс». Ця РЛС до теперішнього часу є найбільш потужною станцією літаків тактичної авіації капіталістичних країн.
Прийнята пізніше на озброєння РЛС того ж класу ANT / APG-63 (винищувач ВПС США F-15A) має дальність дії близько 185 км. Завдяки використанню малогабаритних електрорадіоелементів і спрощення ряду функцій її маса була доведена до 224 кг проти 580 кг у станції системи AN / AWG-9.
Мал. 2. Розміщення змінних блоків на настановної рами американської імпульсно-доплеровской РЛС AN / APG-65: 1 - антена; 2 - приймач-збудник; 3 -; блок обробки радіолокаційних даних; 4 - програмований процесор; 5 - передавач
Важливою перевагою імпульсно-доплеровской РЛС є можливість ефективного виділення повітряних цілей на тлі підстильної поверхні. Разом з тим відзначається такий її недолік, як неоднозначність і низька точність визначення дальності. При високій частоті повторення імпульсів вимір дальності, що проводиться по запізнювання імпульсів, стає істотно неоднозначним і нераціональним. Для вирішення цього завдання використовуються методи, засновані на вимірі запізнювання груп імпульсів. Необхідну для вимірювань відмінність однієї групи імпульсів від іншої створюється методами модуляції імпульсних послідовностей. При ВЧПІ може застосовуватися частотна модуляція несучої частоти або її модуляція декількома тонами.
Робота. із середньою частотою повторення імпульсів (СЧПІ) 10 кГц найбільш ефективна при виявленні і супроводі повітряних цілей на середніх (до 100 км) дальностях. Цей режим є найоптимальнішим при веденні повітряного бою, коли потрібні особливо точні вимірювання дальності і швидкості одиночній цілі, в тому числі при малих швидкостях зближення, характерних при атаці навздогін. Труднощі реалізації режиму пов'язані з підвищеним впливом паразитних сигналів по бічних пелюстках діаграми спрямованості антени, а також з необхідністю маніпулювання широким набором частот і тривалостей повторення імпульсів для усунення неоднозначностей вимірювання дальності і швидкості. Використання в сучасних РЛС рухомих щілинних антенних решіток замість відбивних параболічних антен дозволило значно знизити рівень бічних пелюсток завдяки оптимальному розподілу фазових зрушень між випромінюють щілинами, а також розширити сектор огляду РЛС (через більшої свободи переміщення плоского розкриву антени всередині носового обтічника літака). Але, на думку ряду фахівців, відбивні антени в найближчі роки ще збережуться на озброєнні. Як вважають представники англійської фірми «Марконі авіонікс», вони мають перед щілинними ФАР такі переваги, як простота і легкість конструкції при використанні сучасних армованих склопластиків і велику широкополосность по частоті, що в сукупності забезпечує високі швидкості механічного сканування і рас. ширення діапазон межімпульсних перебудови несучої частини (для кращої перешкодозахищеності).
Обробка сигналів в сучасних РЛС з ВЧПІ і СЧПІ не могла б бути забезпечена без високопродуктивних цифрових процесорів, які повинні виконувати свої функції в реальному масштабі часу і мати при цьому прийнятні масо-габаритні характеристики. Продуктивність їх забезпечується підвищенням тактовою робочої частоти і побудовою мультипроцесорних систем з паралельною обробкою інформації. Необхідні характеристики сучасних програмованих процесорів прицільних РЛС досягаються головним чином за рахунок використання надшвидкісних інтегральних схем, розроблених за спеціальною об'єднаної програмі міністерства оборони США. На першому етапі цієї програми (завершено в 1983 році) були розроблені кремнієві інтегральні схеми з елементами розміром 1,25 мкм, що мають тактову частоту 25 МГц, а на другому (в 1986-му) - кремнієві інтегральні схеми субмикронной технології (розміри елементів 0, 5-0,7 мкм) з тактовою частотою до 100 МГц. Труднощі виготовлення серійних інтегральних схем з такими показниками відсунули заплановані раніше терміни впровадження, проте, за повідомленнями західної преси, саме імпульсно-доплеровские РЛС літаків тактичної авіації стали першим об'єктом практичного використання програми надвеликих інтегральних схем (НВІС). Програмовані процесори на НВІС були встановлені в РЛС AN / APG-6S (рис. 2) і AN / APG-66. При цьому за рахунок вдосконалення цифрових схем можуть бути істотно поліпшені характеристики РЛС без зміни їх конструкції. Зокрема, в РЛС AN / APG-.68, що є модернізованим варіантом AN / APG-66, головним чином за рахунок нового програмованого процесора було досягнуто 64-кратне доплеровское звуження променя, введені режими виявлення та супроводження рухомих наземних цілей, а також забезпечення маловисотного польоту з огибанием рельєфу місцевості і обльотом перешкод. У цій же РЛС за рахунок введення режиму ВЧПІ і відповідної обробки дальність дії підвищена на 40 проц. В окремих випадках вдосконалена обробка сигналів дозволяє без змін паспортних характеристик РЛС по дальності підвищити як ймовірність виявлення цілей в різних умовах роботи, так і надійність їх супроводу при постановці перешкод противником.